数控机床自动回转刀架机电系统设计

摘 要数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。数控刀架的发展趋势是：随着数控机床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。本部分主要对四工位立式自动回转刀架的机械设计和软件控制系统控制部分的设计，并对以上机械部分运用CAD做图，对刀架有更直观的了解。最后的提出了对刀架提出了意见和措施。关键词：数控刀架 ， 自动回转刀架 ， 四工位 ABSTRACTCNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC tool used complementary, high-grade tool used dynamic, coupled by a hydraulic tool, servo tool carrier, tool carrier, such as vertical species, which is expected to number in recent years. The demand of control tool will significantly increase. The trend of development of CNC tool is: With the development of CNC Lathe, CNC turret tool change to the rapid, electro-hydraulic servo drive combination of drive and direction. According to the processing of different objects, there are four-party tool, tool holder and eight hexagonal (or more) position of the disc blade of axial loading and other forms tool. Were installed on the rotary tool holder 4, 6 or more tools, and NC ATC instructions. The main part of the four-stage vertical electric tool design and application of mechanical relay - access control system to control part of the design. Do plan to use CAD for electrical tool，through which I got more intuitive understanding. Finally I put forward my views on the electric tool . Keywords: CNC tool, Automatic Rotary Tool, Four -目 录第 1 章 引言11.1 概述11.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势11.3 刀架的设计准则21.4 刀架的主要技术参数2第 2 章 数控车床自动回转刀架设计32.1 刀架的工作原理42.2 步进电机的选用52.3 蜗杆及蜗轮的选用与校核62.4 蜗杆轴的设计82.5 蜗轮轴的设计142.6 中心轴的设计132.7 齿盘的设计162.8 轴承的选用173.0 刀架体的设计18第 3 章 控制系统的设计193.1、 控制系统硬件电路接口设计 193.2、 控制系统软件设计23第 4 章 结论与展望25参考文献26致谢27第 1 章 绪论1.1 概述数控机床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控机床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控机床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。传统的车床例如 CA6140 的刀架上只能装一把刀，换刀的速度慢，换刀后还须重新对刀，并且精度不高，生产效率效率低，不能适应现代化生产的需要。自1958 年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。初步了解了设计题目（自动回转刀架）及发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路 安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。1.2 数控机床自动回转刀架的发展趋势数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。自动回转刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高：尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架，以便一次装夹所需的各种刀具，灵活 方便地完成各种几何形状的加工。数控刀架的市场分析：国产数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，近年来需要量可达10001500台。国外数控车床的发展目的在于提高加工精度和缩短制造周期。实现上述目的之手段是实现机床多功能化和工序工种集成，开发多种多样复合化加工的机种，如增添铣削功能的复合加工车削中心、双主轴多刀塔(双刀塔或四刀塔)数控车床和车削中心、双主轴同步驱动，双刀塔同时进行加工车削中心、五轴联动车铣复合中心、车磨复合加工机床、具有车、铣、镗、磨和激光热处理多种功能的高度复合化的复合加工中心等等。我国数控车床经过多年的发展，特别是近几年迅速的发展，与国际先进水平的差距在逐年缩小。对于某些依赖于进口的高档数控车床，如高精度数控车床和车削中心(主轴径跳轴跳0.001mm)、适用耐热合金和钛合金零件加工的大功率、高扭矩数控车床和车削中心等等要加强产品开发研究攻关，突破其核心技术。数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床的故障高发点。这就要求设计的刀架具有具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的特点。它的原理采用蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。1.3 刀架的设计准则我的设计过程中，本着以下几条设计准则1） 创造性的利用所需要的物理性能2） 需要的物理性能3） 判别功能载荷及其意义4） 预测意外载荷5） 创造有利的载荷条件6） 提高合理的应力分布和刚度7） 重量达到最轻8） 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸9） 根据性能组合选择材料10）在储备零件与整体零件之间精心的进行选择11）进行功能设计以适应制造工艺和降低成本的要求1.4 主要技术参数（1）最大许用力矩（Nm）Mq 100 Mx 200 Ms 100（2）重复定位精度：（mm）0.005（3）电机功率(w) 90（4）电机转速（r/min）1440r/m第 2 章 数控机床自动回转刀架的设计2.1 刀架的工作原理回转刀架的工作原理为机械螺母升降转位式。工作过程可分为刀架抬起、刀架转位、刀架定位并压紧等几个步骤。图2.1为螺旋升降式四方刀架，其工作过程如下： 刀架抬起 当数控系统发出换刀指令后, 通过接口电路使电机正转, 经传动装置2、驱动蜗杆蜗轮机构1、蜗轮带动丝杆螺母机构9逆时针旋转 ,此时由于齿盘6、7处于啮合状态，在丝杆螺母机构8转动时，使上刀架体产生向上的轴向力将齿盘松开并抬起,直至两定位齿盘6、7 脱离啮合状态,从而带动上刀架和齿盘产生“上台”动作。 刀架转位 当逆时针转过150时，齿盘6、7完全脱开，此时销钉准确进入反靠套筒13中的凹槽中，带动刀架体转位。 刀架定位 当上刀架转到需要到位后（旋转90、180或270） ，数控装置发出的换刀指令使霍尔开关19 中的某一个选通,当磁性板18与被选通的霍尔开关对齐后,霍尔开关反馈信号使电机反转,插销39在弹簧力作用下进入反靠盘 7地槽中进行粗定位，上刀架体停止转动，电机继续反转，使其在该位置落下，通过螺母丝杆机构8使上刀架移到齿盘6、7 重新啮合, 实现精确定位。 刀架压紧 刀架精确定位后，电机及许反转，夹紧刀架，当两齿盘增加到一定夹紧力时， 电机由数控装置停止反转，防止电机不停反转而过载毁坏，从而完成一次换刀过程。2.2 直流伺服电机的选用许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，直流伺服电机可作为驱动元件。因为刀架上升、下降各转150，刀架转位至少需90，所以蜗轮转的角度=390由课题要求的刀架选位少于3Sn0.36r/s=21.6r/min,为便于计算n取24r/min蜗轮蜗杆传动比为45电动机转速n=i*z1=45考虑刀架只需小功率驱动，为减少生产成本，选用70SYX电动机，其转速为1440r/min,额定功率为90W。2.3 蜗杆及蜗轮的选用与校核2.3.1 选择传动的类型考虑到传递的功率不大，转速较低，选用 2A 蜗杆，精度 8 级，GB10089-882.3.2 选择材料和确定许用应力由机械基础表17-4查得蜗杆选用45钢，表面淬火，硬度为4555HRC，蜗轮齿圈用ZCuSn10P1 砂模铸造，为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT150制造。由表 17-6 查得 h=200MPa， f=51MPa2.3.3 按接触强度确定主要参数根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距： 232()EHZakT(2-1)（1）确定作用在蜗轮上的转距T2按Z1=2，估取效率=0.8，则T2=T*i=3.5382N.M (2-2)（2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1；由使用系数KA表从而选取KA=1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1；则K=KA*K*KV=1*1.15*1.1=1.2651.27(2-3)（3）确定弹性影响系数ZE因选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配，故1260EZMPa（4）确定接触系数Z先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值1da=0.30，从而可查出Z=3.12。（5）确定许用应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusn10p1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，从而可查得蜗轮的基本许用应力H=268MPA。因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位、其寿命系数为KHN=0.92，则H= KHNH=0.92268=246.56247MPA(2-4)（6）计算中心距 23160.71.2758.()4am(2-5)取中心距a=50mm，m=1.25mm，蜗杆分度圆直径d1=22.4mm，这时1da=0.448，从而可查得接触系数Z=2.72，因为ZZ，因此以上计算结果可用。蜗杆和蜗轮主要几何尺寸计算蜗杆分度圆直径：d1=8mm直径系数：q=17.92，蜗杆头数：Z1=1分度圆导程角：=31138蜗杆轴向齿距：PA= m=3.94mm；(2-6)蜗杆齿顶圆直径：*123.2aadhm(2-7)蜗杆齿根圆直径： （2-8）()416fc蜗杆轴向齿厚： /aS=2.512mm(2-9)蜗杆轴向齿距： （2-10）1.65.0p蜗轮蜗轮齿数：Z2 =45变位系数=0验算传动比：i= 2z/ 1=45/1=45(2-11)蜗轮分度圆直径：d2=mz2= 72mm (2-12)蜗轮喉圆直径：da2=d2+2ha2=93.5 m(2-13)蜗轮喉母圆直径：rg2=a-1/2 da2 =50-1/2 93.5=3.25m(2-14)蜗轮齿顶圆直径： （2-15）2*75.2dah蜗轮齿根圆直径： （2-16）(_)681fac蜗轮外圆直径：当在 z=1 时， （2-17）7.4de2.4 蜗杆轴的设计2.4.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。选用 45 号钢，正火处理， 60bMPa2.4.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 221()caMaTW（2-18） 扭转切应力为脉动循环变应力，取 =0.6抗弯截面系数 W=0.1d3取 dmin=15.14mm2.4.3 确定各轴段的直径和长度根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。d1=d5 同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴承类型。d5轴上有一个键槽，故槽径增大5%d1=d5=d1(1+5%)=15.89mm ,圆整d1=d5=17mm所选轴承类型为深沟球轴承，型号为6203，B=12mm，D=40mm，d2起固定作用，定位载荷高度可在（0.070.1）d1范围内，d2=d1+2a=19.3820.04mm，故d2取20mmd3为蜗杆与蜗轮啮合部分，故d3=24mmd4=d2=20mm,便于加工和安装L1为与轴承配合的轴段，查轴承宽度为12mm，端盖宽度为10mm，则L1=22mmL2尺寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为65mm，故L2=43mmL3为蜗杆部分长度L3（11+0.06z2）m=21.92mm圆整L3取30mmL4取55mm，L5在刀架体部分长度为（12+8）mm，伸出刀架部分通过联轴器与电动机相连长度为50mm，故L5=70mm两轴承的中心跨度为128mm，轴的总长为220mm2.4.4 蜗杆轴的校核作用在蜗杆轴上的圆周力(2-19)12dTFtmNNnP.106.2.4675109950 5其中d1=28mm则dTFt 463 1029.2017.径向力 (2-20)Ntr346.tan.an切向力 (2-21)t4107.20cos1/图2.1 轴向受力分析NFFrnBH434 102.6cos109.3cos107.6cos30cs (2-22)nrV3479.in7.6in9.ii (2-23)求水平方向上的支承反力 图2.2 水平方向支承力 0)(212LFAHB N3414.585.9(2-25)(108.3AHBCH 求水平弯矩,并绘制弯矩图 mNLFM3331 59.105.294.图2.3 水水 平 弯 矩 图平弯矩图求垂直方向的支承反力(2-26)yFyFyZYXpKvfaCF81.9切查文献9表2.24， ， ， ，142yC73.0yFX67.0yFY0yFZ其中 ， ，mp6rf/6.0min/ NvaFyFyFyZYXp 58.68.981.9 67073.0切(2-27)切图2.4 垂直方向支承反力 0)(2132 LFLFAVBV切 NA 33109.85.945.607. )(1086.26.17 33AVBCV 切求垂直方向弯矩，绘制弯矩图 mLFM.580.21. 331 NCV 41063切 垂 直 弯 矩 图图2.5 垂直弯矩图求合成弯矩图，按最不利的情况考虑 mNMBVHB 322322 1069.1.586)09.1(2-28)mNCV4合 成 弯 矩 图图2.6 合成弯矩图计算危险轴的直径(2-29)1.03eMd查文献9表151，材料为 调质的许用弯曲应力 ，则AIMCr038 751mdB.6075.0693所以该轴符合要求。2.4.5 键的选取与校核考虑到 d5=105%15.14=15.89mm, 实际直径为 17mm，所以强度足够由 GB1095-79 查得，尺寸 bh=55，l=20mm 的 A 型普通平键。按公式 进行校核kldTp3102， ， ， 。查文献9mN07mh7145.l10md92表 62，取 则MPap(2-30)MPakldT7.89210723 该键符合要求。由普通平键标准查得轴槽深 t=30mm,毂槽深 t1=2.3mm2.5 蜗轮轴的设计2.5.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力考虑到轴主要传递蜗轮转矩，为普通中小功率减速传动装置选用 45 号钢，正火处理， ， -1=55MPa60bMPa2.5.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径1.03eMd查文献9表 151，取 45 号调质刚的许用弯曲应力 ，则601mdB3.4860.37C.1.593由于轴的平均直径为 34mm，因此该轴安全。2.5.3 确定各轴段的直径和长度根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度d1 即蜗轮轮芯为 68mmd2 为蜗轮轴轴径最小部分取 34mmd3 轴段与上刀架体有螺纹联接，牙形选梯形螺纹，根据文献表 8-45取公称直径为 d3=44mm，螺距 P=12mm，H=6.5mm查表 8-46 得，外螺纹小径为 31mm内、外螺纹中径为 38mm内螺纹大径为 45mm内螺纹小径为 32mm旋合长度取 55mmL2 尺寸长度为 34mm，蜗轮齿宽 b2 当 z13 时，b20.75da1=15.6mm取 b2=15mm2.6 中心轴的设计2.6.1 中轴的材料选择,确定许用应力考虑到轴主要起定位作用，只承受部分弯矩，为空心轴，因此只需校核轴的刚度即可。选用 45 号钢，正火处理， ， -1=55MPa60bMPa2.6.2 确定各轴段的直径和长度根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度d1=15mm,d2 与轴承配合，轴承类型为推力球轴承，型号为 51203，d=17mm,d1=19,T=12mm,D=35mm所以 d2=17mmd3 与轴承配合，轴承类型为推力球轴承，型号为 51204，d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm图 2.7 中心轴受力图分配各轴段的长度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm2.6.3 轴的校核轴横截面的惯性矩4()193.66IDdm车床切削力 F=2KN,E=210GPa(2-31)33 421095.9106.6BqlEI 3 3 34(4)(5)8.102210.ayl mI(2-32)因此 BByy中心轴满足刚度条件2.7 齿盘的设计2.7.1 齿盘的材料选择和精度等级上下齿盘均选用 45 号钢，淬火，180HBS 初选 7 级精度等级2.7.2 确定齿盘参数考虑齿盘主要用于精确定位和夹紧，齿形选用三角齿形，上下齿盘由于需相互啮合，参数可相同当蜗轮轴旋转 150时，上刀架上升 5mm，齿盘的齿高取 4mm由(2-33)(2*)hacm得算式 4=（21+0.25）m标准值 ha*=1.0, c*=0.25求出 m=1.78mm,取标准值 m=2mm故齿盘齿全高 h=（2ha*+c*）m=(21+0.25)2=4.5mm取齿盘内圆直径 d 为 120mm，外圆直径为 140mm齿顶高 ha=ha*m=12=2m齿根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm 齿数 z=38齿宽 b=10mm齿厚 3.142ms齿盘高为 5mm2.7.3 按接触疲劳强度进行计算确定有关计算参数和许用应力366101.759.509.5906.224pT Nmn(2-35)取载荷系数 kt=1.5由文献表 9-12 取齿宽系数 d=1.0由表 9-10 查得材料的弹性影响系数 Ze=189.8 ，mpa取=20，故 ZH=2.5查图 9-34 取 Hlim1=380 取 Hlim2=380Lh=60241(830015)N2=5.18107由图 9-35 查得接触疲劳寿命系数 ZN1=1.1 ，ZN2=1.1计算接触疲劳需用应力取安全系数 SH=1，由式（9-44）得(2-36)1362NHlinZMPaS12linH按齿根抗弯强度设计由式（9-46）得抗弯强度的设计公式为(2_37)321()FaSYkTmdZ确定公式内的各参数数值由文献图 9-37 查得，抗弯疲劳强度极限 lim1li260FMPa由文献图 9-38 查得，抗弯疲劳寿命系数 YN1=1.0，YN2=1.0查图取 12.63,.51FaFaSSY计算抗弯疲劳许用应力，取抗弯疲劳安全系数 SF=1.4由式（9-47）得(2-38)112256NFLIMFYPaS弯曲疲劳强度验算 121 12.517906.231.654FFaS FkY Pabdm (2-39)故满足弯曲疲劳强度要求2.8 轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。2.8.1 轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的深沟球轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，安装时可调整轴承的游隙。然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：62032.8.2 轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便2.8.3 滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准2.8.4 滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。2.8.5 滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，密封唇应朝外。2.9 刀架体设计刀架体设计首先要考虑刀架体内零件的布置及与刀架体外部零件的关系，应考虑以下问题： (a) 满足强度和刚度要求。因为刀架体的刚度不仅影响传动零件的正常工作，而且还影响部件的工作精度。 (b) 结构设计合理。如支点的安排、开孔位置和连接结构的设计等均要有利于提高刀架体的强度和刚度。 (c) 工艺性好。包括毛坯制造、机械加工及热处理、装配调整、安装固定、吊装运输、维护修理等各方面的工艺性。 (d) 造型好、质量小。 刀架体的常用材料有： 铸铁，多数刀架体的材料为铸铁，铸铁流动性好，收缩较小，容易获得形状和结构复杂的箱体。铸铁的阻尼作用强，动态刚性和机加工性能好，价格适度。加入合金元素还可以提高耐磨性。 铸造铝合金，用于要求减小质量且载荷不太大的箱体。多数可通过热处理进行强化，有足够的强度和较好的塑性。 我所设计的下刀架体采用 HT150 铸造，其具体结构见零件图。第 3 章 控制系统设计3.1、 控制系统硬件电路接口设计( 1 )程序存储器和数据存储器的扩展选用 SRAM6264 扩展数据存储器，选用 EPROM2732 扩展程序存储器。SRAM6264 接口图如下：EPROM2732 接口图如下：( 2 ) 发信电路的设计自动回转刀架的位置控制部分主要包括收信电路和发信电路两大块。发信电路的设计如下：发信电路的设计由执行机构直流伺服电机决定。直流伺服电机采用 PWM 调速，驱动部分采用芯片驱动。驱动图如下：（3）收信电路的设计信息的反馈是通过传感器来实现的，从而涉及到传感器的选择。在本系统中，位置的反馈信号采用霍尔开关。a、原理简介当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势 U，其表达式为U=KIB/d其中 K 为霍尔系数，I 为薄片中通过的电流，B 为外加磁场（洛伦慈力 Lorrentz）的磁感应强度，d 是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关的输入端是以磁感应强度 B 来表征的，当 B 值达到一定的程度（如 B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有 NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性） 、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。b、内部原理图c、输入/输出的转移特性收信盘上的 4 只霍尔开关,都有三个引脚,第 1 脚接+12V 电源,第 2 脚接+12V 地,第 3脚为输出.转位时刀台带动磁铁旋转,当磁铁对准某以个霍尔开关时,其输出端第 3 脚输出低电平;当磁铁离开时,第 3 脚输出高电平.4 只霍尔开光输出的 4 个刀位信号 T1-T4 分别送到图 b 的 4 只光耦合器进行处理,经过光电隔离的信号再送给 I/O 接口芯片 8255 的PB0-PB3。如下图所示：3.2、 控制系统软件设计在清楚了自动回转刀架的机械结构和电气控制电路后，就可以着手编制刀架自动转位的控制软件了。对于四工位自动回转刀架来说，它最多装有 4 把刀具，设计控制软件的任务，就是选中任意一把刀具，让其回转到工作位置。设控制系统的 CPU 为 80C51 单片机，扩展 8255 芯片作为回转刀架的收信与发信控制，已知 8255 芯片的控制口地址为 2FFFH，则汇编程序清单如下：T01 MOV DPTR, #2FFEH ；指向 8255 的 PA 口MOVX A, DPTR ；读取 PA 口的内容JNB ACC.4, TEND ；测试 PA4=0?若是，则说明 1#已在工作位置，程序转到 TENDMOV DPTR, #2FFCH ；指向 8255 的 PA 口地址MOVX A, DPTR ；读取 PC 口锁存器的内容CLR ACC.6 ；令 PC4=0,刀架电动机正转有效SETB ACC.7 ；令 PC5=1,刀架电动机反转无效MOVX DPTR, A ；刀架电动机开始正转 CALL DE20MS ；延时 20msYT01: MOVX DPTR,#2FFEH ；指向 8255 的 PA 口MOVX A, DPTR ；第二次读取 PA 口内容JB ACC.4. YT11 ；PA4=0?CALL DE20MS ；延时 20msYT21 MOV DPTR, #2FFEH ；指向 8255 的 PA 口MOVX A, DPTR ；第三次读取 PA 口内容JB ACC.4, YT21 ；PA4=0？MOV DPTR,#2FFCH ；指向 PA 口MOVX A,DPTR ；读取 PC 口锁存器内容SETB ACC.6 ；令 PC4=1，刀架电动机正转无效SETB ACC.7 ；令 PC5=1，刀架电动机反转无效MOVX DPTR,A ；刀架电动机停转CALL DE150MS ；延时 150msCLR ACC.7 ；令 PC5=0,刀架电动机反转无效SETB ACC.6 ；令 PC4=1,刀架电动机正转无效MOVX DPTR,